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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86856| Tipo: | Tese |
| Título: | Dispositivos lógicos lineares totalmente ópticos em acopladores de fibra de cristal fotônico de três núcleos |
| Título em inglês: | All-optical linear logic devices in three-core photonic crystal fiber couplers |
| Autor(es): | Rodrigues, João Paulo Teófilo |
| Orientador: | Nascimento, José Cláudio do |
| Palavras-chave em português: | Fibra de cristal fotônica;Circuitos lógicos;Fibras ópticas;Acoplador de fibra óptica;Modulação por amplitude de pulso;Óptica linear |
| Palavras-chave em inglês: | Photonic crystal fibers;Logic circuits;Optical fibers;Fiber optic coupler;Pulse amplitude modulation;Linear optics |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | RODRIGUES, João Paulo Teófilo. Dispositivos lógicos lineares totalmente ópticos em acopladores de fibra de cristal fotônico de três núcleos. 2025. 85 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Departamento de Engenharia de Teleinformática, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | O aumento no tráfego global de dados e a demanda por eficiência energética no treinamento de Inteligência Artificial têm impulsionado a busca por alternativas que superem as limitações do processamento eletrônico convencional. Essa realidade tem levado a comunidade de engenharia de computação a revisitar paradigmas estabelecidos nas últimas décadas. Tradicionalmente, consolidou-se a premissa de que o processamento totalmente óptico exige meios altamente não lineares (como o efeito Kerr) ou a mediação de dispositivos optoeletrônicos com conversões eletro-ópticas sucessivas. Este trabalho mostra uma mudança de paradigma ao apresentar o projeto analítico e a validação numérica de dois dispositivos lógicos totalmente ópticos que operam estritamente em regime linear: uma porta lógica multifuncional e um dispositivo lógico multifuncional configurável. Em ambas as arquiteturas, as operações booleanas fundamentais OR e AND são habilitadas dinamicamente com base nos níveis lógicos inseridos em um canal seletor. Cada componente é estruturado a partir de um único segmento de Fibra de Cristal Fotônico (do inglês, Photonic Crystal Fiber (PCF)) composto por três núcleos acoplados, dispostos em arranjos planar e triangular, respectivamente. A modelagem matemática robusta demonstra que o controle e o roteamento dos estados de luz ocorrem puramente em regime linear por meio do acoplamento guiado pelo design geométrico da fibra, viabilizando o processamento de pulsos ultracurtos e de baixa potência com alta relação de contraste através da Modulação por Amplitude de Pulso (do inglês, Pulse Amplitude Modulation (PAM)). Interconectando os fundamentos do Eletromagnetismo Aplicado e da Engenharia de Sistemas Digitais, esta tese estabelece o design microestruturado de fibras funcionais como uma plataforma viável e de alto desempenho para a computação óptica nativa. |
| Abstract: | The growth in global data traffic and the demand for energy efficiency in Artificial Intelligence training have driven the search for alternatives that overcome the limitations of conventional electronic processing. This reality has led the computer engineering community to revisit paradigms established in recent decades. Traditionally, the premise has been consolidated that all-optical processing strictly requires highly nonlinear media (such as the Kerr effect) or the mediation of optoelectronic devices with successive electro-optic conversions. This work demonstrates a paradigm shift by presenting the analytical design and numerical validation of two all-optical logic devices operating strictly in the linear regime: a multifunctional logic gate and a configurable multifunctional logic device. In both architectures, the fundamental Boolean operations OR and AND are dynamically enabled based on the logic levels input into a selector channel. Each component is structured from a single Photonic Crystal Fiber (PCF) segment composed of three coupled cores, arranged in planar and triangular layouts, respectively. Robust mathematical modeling demonstrates that the control and routing of light states occur purely in the linear regime through coupling guided by the fiber’s geometric design, enabling the processing of ultrashort, low-power pulses with a high contrast ratio via Pulse Amplitude Modulation (PAM). Interconnecting the fundamentals of Applied Electromagnetics and Digital Systems Engineering, this thesis establishes the microstructured design of functional fibers as a viable, high-performance platform for native optical computing. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86856 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0002-0117-4681 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/7076159191577838 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/1427480947342034 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DETE - Teses defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2025_tese_jptrodrigues.pdf | Tese | 3,62 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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